HAZOP分析技術在MTBE裝置設計上的應用

常 攀

(中海油石化工程有限公司，山東 濟南 250000)

本文主要介紹了HAZOP分析技術的主要過程及其在MTBE裝置設計過程中的運用。

1 HAZOP分析簡介

HAZOP(Hazard and Operability Study)指危險性與可操作性研究或危險性與可操作性分析(HAZOP analysis)。HAZOP分析方法是英國帝國化學工業公司(ICI)為解決除草劑制造過程中的危害，在20世紀70年代提出的一套以引導詞(guide words)為主體的危害分析方法，用來檢查設計的安全以及危害的因果來源[1]。經過幾十年的發展，該分析技術已經成為石化行業風險分析系統應用最為廣泛的方法之一。

HAZOP分析具體運用到化工裝置設計過程中，一般在基礎設計后期和詳細設計階段分別開展。基礎設計階段主要針對工藝流程分析，詳細設計階段主要針對成套設備和重大的變更[2]進行分析。

1.1 HAZOP分析實施過程

設計階段HAZOP分析是將工藝流程圖(P&ID)劃分為若干個分析節點，然后用引導詞找出過程中的危險及潛在風險偏差，并對偏差產生的原因、導致的后果及現有控制措施等進行分析，根據分析結果評估所有安全措施的充分性，檢查強制性標準規范在設計中的執行和落實情況，提出針對性建議措施。

圖1 HAZOP 分析流程圖

表1 HAZOP分析常用的偏差及引導詞[3]

1.2 設計階段HAZOP分析的作用

設計階段HAZOP分析的主要目的是對設計工況、報警、控制系統、連鎖系統、安全泄放設施、操作程序等各方面進行檢查，檢查設計標準、規范等落實情況，在設計過程中是否已經把風險降低到可接受的水平，同時識別操作過程中存在的危害和不可接受的風險情況，提出相應的控制措施。

2 HAZOP分析在MTBE裝置設計上的應用

2.1 工藝流程簡介

選取MTBE裝置反應、催化蒸餾、甲醇萃取和回收三個工段進行分析。

2.1.1 反應工段

界區外來的抽余碳四經過濾器及聚結器后進入C4原料罐，然后升壓送至C4-甲醇混合器進行充分混合。外來的甲醇升壓、過濾后一路送至混合器與C4進行充分混合；另一路作為補充，進入催化蒸餾塔Ⅱ反應。

C4原料和甲醇在混合器中充分混合后，經加熱后與反應外循環泵出口的反應物料混合進入反應器頂部進行醚化反應。反應物料從反應器底部流出后，經循環冷卻器冷卻，然后分兩路，一路由反應循環泵升壓進入外循環混合器；另一路進入第二反應器頂部，在反應器中深度轉化。

2.1.2 催化蒸餾及產品分離工段

反應物料從第二反應器底部流出后，經壓力控制進入催化蒸餾塔進料，與MTBE產品換熱后進入催化蒸餾塔Ⅰ頂部。經過催化蒸餾塔Ⅰ提餾，將MTBE與未反應的C4原料和甲醇等物質分離。催化蒸餾塔Ⅰ的塔底出料為MTBE產品，該物流進入催化蒸餾塔進料-MTBE產品換熱器與第二反應器出料換熱后再進入MTBE產品冷卻器，冷卻后送往MTBE產品罐區。催化蒸餾塔Ⅰ塔頂蒸出的催化蒸餾塔中間氣體進入催化蒸餾塔Ⅱ底部。

2.1.3 甲醇萃取和甲醇回收工段

反應剩余甲醇與未反應C4的共沸物，從催化蒸餾塔回流罐中抽出，一部分回流，另一部分送入甲醇萃取塔。未反應C4從塔頂排至未反應C4罐，用泵升壓后經C4過濾器和聚結器送至外裝置處理。

甲醇回收塔頂餾出物為甲醇、微量水和烴的混合物，經塔頂冷凝器冷凝后進入回收塔回流罐。回流罐頂不凝氣體經壓力控制閥放至火炬分液罐?；亓鞴迌壤淠河没厥账亓鞅贸槌?，其中大部分用作回收塔的回流打入塔頂，一部分送至甲醇原料罐循環使用。

2.2 分析范圍及目標

該MTBE裝置包括反應、催化蒸餾產品分離和甲醇萃取回收三個工序。本次分析劃分的節點包括：C4進料、循環反應器、第二反應器、MTBE產品換熱、催化蒸餾塔、甲醇萃取回收、甲醇回流罐、未反應C4罐、開停工及火炬排放等部分。

分析小組在深入調研的基礎上，結合反應物料、工藝設計和操作性等方面的資料，對裝置進行系統分析，查找工藝和操作上存在的問題和隱患，識別出存在的重大工藝安全危險，提出相應控制措施，主要分析目標有：

(1)辨識工藝設計相關的危害及可操作性問題；

(2)辨識現有的安全措施以保證在異常情況下工藝處于安全狀態；

(3)為了確保裝置的本質安全而對設計進行改進；

(4)建議應增加的保護措施或提出可降低危害/可操作性問題的建議。

2.3 分析資料收集

本裝置相關的重要圖紙與數據在分析會議前發到每名分析人員手中，主要的資料包括工藝儀表流程圖(PID)；工藝技術規程；安全操作規程；裝置崗位操作規程、設備數據表、管道數據表和MSDS數據等。

2.4 分析小組

本次分析成立的分析小組涉及工藝、設備、儀表、電氣、給排水、自控、安全等相關專業的19名專家組成團隊，整個分析歷時3天，分析PID圖33張，分析節點18個。

2.5 MTBE裝置HAZOP分析結果

對MTBE裝置劃分的各單元節點進行分析，主要分析結果見表2。

表2 HAZOP主要分析結果表

3 結語

通過對MTBE裝置的HAZOP分析，從系統安全的角度對裝置的設計狀態參數進行了針對性分析，識別出了設計過程中存在的危險性和操作性問題，并提出了針對性的建議措施，有效預防了工藝安全事故，提高了工藝裝置的安全性，對減少事故的發生起到重要作用。

[1] 李 奇,趙文芳,高艷霞.HAZOP技術在雙氧水裝置上的應用[J].風險評價,2010,10(7):31-34.

[2] 孫成龍.設計階段的HAZOP分析[J].現代職業安全,2011 (12) :40-43.

[3] 陳 巧,張啟波.HAZOP分析在天然氣凈化裝置中的應用[J].石油石化節能,2014(6):48-51.